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摘要：本文主要阐述当前轨道工程测量的现状和一些工程测量技术方案。并从轨道工程测量精度设计的原则和要求、定向测量GPS控制网测量、铺轨基标测量等方面进行了研究，论证提高轨道交通施工精度和施工质量的新途径。本文就当前地铁工程测量的现状和主要技术方法，由生产实践实际要求出发，对测量的技术设计方案作一些介绍和论述。
关键词：测量 精度 定向 技术
中图分类号：[TU198+.2]文献标识码：A文章编号：
Abstract: This paper mainly discusses the current rail project survey of the present situation and some engineering survey technology solutions. And from the rail project survey precision design principles and requirements, directional GPS control network measurement measurement, the measurement standard railway was studied, improve the rail traffic construction demonstrated the precision and quality of construction new ways. This article is on the current situation of the subway engineering measurement method and main technology of the production and practice the actual requirement, the design scheme of measurement technology for some introduction and discussed.
Key Words: measurement accuracy orientation technology
为了缓解城市地面交通的严重拥挤状态，全国大型城市相继兴建地下铁道，并且随着我国轨道交通事业的发展，工程测量也获得了进步，城市轨道由于其在建筑物、构筑物稠密地区修建，精度要求较高，施工线路长、施工单位多，又给工程测量增加了工作难度，要求计算理论严密，测量方法严密。工程测量是各项建筑工程设计、施工及设备安装的必要工序。因此，新的测量仪器及新的测量方法均在地铁施工中得到了应用。
1测量中精度指标要求及设计原则
1.1 精度指标要求
采用平面坐标系和高程系进行验收测量，平面控制点最弱点点位中误差不得超过±5cm，高程控制点最弱点的高程中误差，相对于起算点不得超过±２cm，同样，细部点采集坐标精度及高程精度按上述要求评定。数字化带状综合图中地物点的精度，要求其点位中误差不大于图上±0.2mm，邻近地物点间距中误差不大于图上±0.3mm。
1.2 精度指标设计原则
轨道交通测量工程的测量精度设计是根据工程的特征、施工方法、施工精度、设备安装精度和贯通距离等诸多因素确定的，它不仅要保证隧道和线路贯通，而且要满足线路定线和放样的精度要求。轨道测量的首要任务是保证隧道贯通，因此在地下铁道工程测量精度设计中，合理地规定隧道贯通误差及其允许值，是地下铁道测量的一项重要研究任务。
2精确的对平面控制测量进行编号及导线测量
2.1 控制点编号
根据轨道交通某号线规划验收测量是分期、分段进行多次测量的特点，对于车站主体要求布设一级导线进行测量，以确保后续测量工作能发展图根导线进行细部测量。一、二级导线号、点号的编制要求如下：
（1）线号：根据车站平面位置关系图，布设一级导线并安排线号，区间隧道布设二级导线及安排二级导线号。
(2）点号：一、二级导线点分别按“地ⅠXX”，“地ⅡXX”进行编号。
沿车站主体区布设一级导线，区间隧道布设二级导线，地铁附属设施布设图根导线或支导线。做到分级控制、达到测量精度要求。
受地铁施工、装修、安装交叉进行的影响，控制点容易受破坏，要求在车站主体区站厅、站台免受施工影响、装修破坏的地方埋设至少一组（2-3点）通视的一级永久性控制点，其余等级控制点均采用半永久性帽钉进行埋设。
2.2 控制点布设
为了优化测量控制网，提高验收测量成果精度，对控制点布设线路做如下要求：
(1）沿地铁站出入口通道－站厅－站台－站厅－地铁车站另一出口通道布设一级导线。
(2）沿地铁车站站台——区间隧道——另一车站站台的方向布设二级导线。
2.3 进行导线测量
（1）一级导线测量
由地铁车站附近的地铁四等控平面制点（GPS控制点）布设附合（闭合）一级导线，作为站厅、站台、出入口、风道等的细部测量和下一级控制测量的起算依据。
由于受地下条件影响，导线边长较短，且前后视距长短差别较大，为保证测角精度，所有角度采用0.5〞级仪器测4测回，对于起算点，需联测2个已知方向，按6个测回进行观测，测边两个测回。一级导线的平面控制测量按表1的要求施测。方向观测各项限差按表2的要求评定精度。
（2） 二级导线测量
为二级导线起算依据的一级导线点由于受站台长度的限制，边长较短，为保证二级导线精度，起算点站的水平角用0.5〞仪器按2測回施测。二级导线按表3的要求施测，方向观测各项限差应符合表2的要求。
当二级导线长度超过2.4km时，方位角闭合差应限在±16 内。超过3.6km时，按一级导线精度要求。
3 轨道交通测量中用到的几种测量方法研究剖析
3.1 定向测量
在轨道交通中，采用全站仪、垂准仪和陀螺经纬仪组成的联合作业方法进行竖井定向，该方法摆脱了传统悬吊钢丝的联系三角形法，不仅克服了受城市地铁施工场地狭窄制约，图形强度不易提高，占用井筒时间过长等缺点，而且采用双投点，双定向的方法，大大增加了测量检核条件，又提高了定向精度。
3.2 轨道交通GPS控制网测量
考虑到轨道测量误差分配到GPS测量的误差精度要求（相邻点位中误差小于±10mm），为加强控制网整体强度，1994年采用一次布设，两级观测、整体平差的原则设计和布设GPS网。一级网由两个重叠的大地四边形组成，二级网为一级网下加密的三角锁。
3.3 断面测量
在轨道隧道中断面形式多样（包括矩形、直墙拱形、椭圆形、传统形、圆形、变截面6种），一般要求直线段每12米，曲线段每6米测量一个断面，并根据隧道不同的断面形状，在断面上选择与行车密切相关的位置测定其与线路中线的距离。过去很多单位采用人工直接丈量的方法，精度低，速度慢，工作非常繁重。随着测量仪器和测量技术的发展，断面测量仪面世后，断面测量工作有了新的突破，但该仪器不能实行一站多断面测量，而且价格昂贵，很多单位无经济能力问津。
通过几年来的实践和应用，采用全站仪、数据采集器、计算机和觇牌组成断面测量系统进行断面测量，利用该系统进行断面测量的方法有二种，一种是将全站仪和觇牌安置在隧道中线点上，首先测量置镜点至欲测断面中线点的水平距离和高程，并将水平角置零，然后就连续依次测量多个断面测量点水平角和垂直角信息，并自动传输到数据采集器之中，并通过计算机经运算既可求出待测点与中线距离。最终以数据表格和断面图形式输出观测成果。另外，为保证测量的断面垂直于中线，在觇牌上安置有简单照准装置和水平度盘装置，不管是直线、圆曲线还是缓和曲线段，都可以根据事先计算好的觇牌至仪器方向与断面夹角值标定出断面方向。另一种方法是将全站仪或觇牌安置在隧道内任意位置，即测量仪器或觇牌在非线路中心进行断面测量。该方法利用任意安置仪器或觇牌的点与线路关系，通过计算机确定断面里程和议程，从而进行断面测量。上述两种断面测量方法速度快，使用方便，而且可以充分利用本单位现有测量仪器设备，具有非常可观的社会效益和经济效益。
3.4 铺轨基标测量
由于为节省工程造价，轨道限界预留的安全余量比较小，线路在隧道中调整空间受到很大制约，因此，地铁轨道验收标准主要对铺轨基标中线与指导隧道施工的线路中线或结构中线的偏差作出规定。同时，为使线路圆顺，对单位长度相邻铺轨基标间的相对精度也提出了要求。根据轨道验收标准，我们总结制定了铺轨基标测设精度要求和基本方法。
4 结束语
城市轨道交通它技术成熟、安全可靠、形式多样、用途广泛，以其大载客量、快捷、准时、环保而成为解决日益严重的交通堵塞，而现阶段我国处于大力发展城市轨道交通，拥有更高效的测量技术与方法，有效解决在轨道施工精度和质量提供了保障。工程测量技术的发展不断对测量工作提出新的要求，同时，现代科学技术和测绘新技术的发展，给直接为经济建设服务的工程测量带来了严峻的挑战和极好的机遇。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：测量 精度 定向 技术
中图分类号：[TU198+.2]文献标识码：A文章编号：
Abstract: This paper mainly discusses the current rail project survey of the present situation and some engineering survey technology solutions. And from the rail project survey precision design principles and requirements, directional GPS control network measurement measurement, the measurement standard railway was studied, improve the rail traffic construction demonstrated the precision and quality of construction new ways. This article is on the current situation of the subway engineering measurement method and main technology of the production and practice the actual requirement, the design scheme of measurement technology for some introduction and discussed.
Key Words: measurement accuracy orientation technology
为了缓解城市地面交通的严重拥挤状态，全国大型城市相继兴建地下铁道，并且随着我国轨道交通事业的发展，工程测量也获得了进步，城市轨道由于其在建筑物、构筑物稠密地区修建，精度要求较高，施工线路长、施工单位多，又给工程测量增加了工作难度，要求计算理论严密，测量方法严密。工程测量是各项建筑工程设计、施工及设备安装的必要工序。因此，新的测量仪器及新的测量方法均在地铁施工中得到了应用。
1测量中精度指标要求及设计原则
1.1 精度指标要求
采用平面坐标系和高程系进行验收测量，平面控制点最弱点点位中误差不得超过±5cm，高程控制点最弱点的高程中误差，相对于起算点不得超过±２cm，同样，细部点采集坐标精度及高程精度按上述要求评定。数字化带状综合图中地物点的精度，要求其点位中误差不大于图上±0.2mm，邻近地物点间距中误差不大于图上±0.3mm。
1.2 精度指标设计原则
轨道交通测量工程的测量精度设计是根据工程的特征、施工方法、施工精度、设备安装精度和贯通距离等诸多因素确定的，它不仅要保证隧道和线路贯通，而且要满足线路定线和放样的精度要求。轨道测量的首要任务是保证隧道贯通，因此在地下铁道工程测量精度设计中，合理地规定隧道贯通误差及其允许值，是地下铁道测量的一项重要研究任务。
2精确的对平面控制测量进行编号及导线测量
2.1 控制点编号
根据轨道交通某号线规划验收测量是分期、分段进行多次测量的特点，对于车站主体要求布设一级导线进行测量，以确保后续测量工作能发展图根导线进行细部测量。一、二级导线号、点号的编制要求如下：
（1）线号：根据车站平面位置关系图，布设一级导线并安排线号，区间隧道布设二级导线及安排二级导线号。
(2）点号：一、二级导线点分别按“地ⅠXX”，“地ⅡXX”进行编号。
沿车站主体区布设一级导线，区间隧道布设二级导线，地铁附属设施布设图根导线或支导线。做到分级控制、达到测量精度要求。
受地铁施工、装修、安装交叉进行的影响，控制点容易受破坏，要求在车站主体区站厅、站台免受施工影响、装修破坏的地方埋设至少一组（2-3点）通视的一级永久性控制点，其余等级控制点均采用半永久性帽钉进行埋设。
2.2 控制点布设
为了优化测量控制网，提高验收测量成果精度，对控制点布设线路做如下要求：
(1）沿地铁站出入口通道－站厅－站台－站厅－地铁车站另一出口通道布设一级导线。
(2）沿地铁车站站台——区间隧道——另一车站站台的方向布设二级导线。
2.3 进行导线测量
（1）一级导线测量
由地铁车站附近的地铁四等控平面制点（GPS控制点）布设附合（闭合）一级导线，作为站厅、站台、出入口、风道等的细部测量和下一级控制测量的起算依据。
由于受地下条件影响，导线边长较短，且前后视距长短差别较大，为保证测角精度，所有角度采用0.5〞级仪器测4测回，对于起算点，需联测2个已知方向，按6个测回进行观测，测边两个测回。一级导线的平面控制测量按表1的要求施测。方向观测各项限差按表2的要求评定精度。
（2） 二级导线测量
为二级导线起算依据的一级导线点由于受站台长度的限制，边长较短，为保证二级导线精度，起算点站的水平角用0.5〞仪器按2測回施测。二级导线按表3的要求施测，方向观测各项限差应符合表2的要求。
当二级导线长度超过2.4km时，方位角闭合差应限在±16 内。超过3.6km时，按一级导线精度要求。
3 轨道交通测量中用到的几种测量方法研究剖析
3.1 定向测量
在轨道交通中，采用全站仪、垂准仪和陀螺经纬仪组成的联合作业方法进行竖井定向，该方法摆脱了传统悬吊钢丝的联系三角形法，不仅克服了受城市地铁施工场地狭窄制约，图形强度不易提高，占用井筒时间过长等缺点，而且采用双投点，双定向的方法，大大增加了测量检核条件，又提高了定向精度。
3.2 轨道交通GPS控制网测量
考虑到轨道测量误差分配到GPS测量的误差精度要求（相邻点位中误差小于±10mm），为加强控制网整体强度，1994年采用一次布设，两级观测、整体平差的原则设计和布设GPS网。一级网由两个重叠的大地四边形组成，二级网为一级网下加密的三角锁。
3.3 断面测量
在轨道隧道中断面形式多样（包括矩形、直墙拱形、椭圆形、传统形、圆形、变截面6种），一般要求直线段每12米，曲线段每6米测量一个断面，并根据隧道不同的断面形状，在断面上选择与行车密切相关的位置测定其与线路中线的距离。过去很多单位采用人工直接丈量的方法，精度低，速度慢，工作非常繁重。随着测量仪器和测量技术的发展，断面测量仪面世后，断面测量工作有了新的突破，但该仪器不能实行一站多断面测量，而且价格昂贵，很多单位无经济能力问津。
通过几年来的实践和应用，采用全站仪、数据采集器、计算机和觇牌组成断面测量系统进行断面测量，利用该系统进行断面测量的方法有二种，一种是将全站仪和觇牌安置在隧道中线点上，首先测量置镜点至欲测断面中线点的水平距离和高程，并将水平角置零，然后就连续依次测量多个断面测量点水平角和垂直角信息，并自动传输到数据采集器之中，并通过计算机经运算既可求出待测点与中线距离。最终以数据表格和断面图形式输出观测成果。另外，为保证测量的断面垂直于中线，在觇牌上安置有简单照准装置和水平度盘装置，不管是直线、圆曲线还是缓和曲线段，都可以根据事先计算好的觇牌至仪器方向与断面夹角值标定出断面方向。另一种方法是将全站仪或觇牌安置在隧道内任意位置，即测量仪器或觇牌在非线路中心进行断面测量。该方法利用任意安置仪器或觇牌的点与线路关系，通过计算机确定断面里程和议程，从而进行断面测量。上述两种断面测量方法速度快，使用方便，而且可以充分利用本单位现有测量仪器设备，具有非常可观的社会效益和经济效益。
3.4 铺轨基标测量
由于为节省工程造价，轨道限界预留的安全余量比较小，线路在隧道中调整空间受到很大制约，因此，地铁轨道验收标准主要对铺轨基标中线与指导隧道施工的线路中线或结构中线的偏差作出规定。同时，为使线路圆顺，对单位长度相邻铺轨基标间的相对精度也提出了要求。根据轨道验收标准，我们总结制定了铺轨基标测设精度要求和基本方法。
4 结束语
城市轨道交通它技术成熟、安全可靠、形式多样、用途广泛，以其大载客量、快捷、准时、环保而成为解决日益严重的交通堵塞，而现阶段我国处于大力发展城市轨道交通，拥有更高效的测量技术与方法，有效解决在轨道施工精度和质量提供了保障。工程测量技术的发展不断对测量工作提出新的要求，同时，现代科学技术和测绘新技术的发展，给直接为经济建设服务的工程测量带来了严峻的挑战和极好的机遇。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。